23122015 Clase Replicación y Transcripción.pptx

Clase Replicación y Transcripción en cewlulas eucariontes

1. Replicación del ADN Síntesis de DNA es un proceso semiconservativo , bidireccional y discontínuo

2. Dogma central de la Biología Molecular Replicación:  proceso de síntesis del DNA, este se duplica previo a la mitosis para formar dos moléculas hijas idénticas El genoma de una célula es la totalidad de la información genética contenida en su secuencia completa de ADN.

3. El genoma de una célula es la totalidad de la información genética contenida en su secuencia completa de ADN. Incluyendo en la secuencia los  genes y las regiones intergénicas Los genes son las regiones que contiene la secuencias para la síntesis de proteínas Las regiones intergénicas , pueden ser transcritas pero no se traducen , el ARN que se obtiene en este caso es el producto final del gen y tiene otra función, (otros tipos de ARN, distintos del ARNm ) Las regiones intergénicas también poseen información que regula la transcripción Genes y genoma

4. Genes y genoma

5. Compuestos orgánicos cíclicos aromáticos, que incluyen dos o más átomos de  nitrógeno Las purinas  y  las pirimidinas  son complementarias entre sí, formando parejas en los denominados apareamientos de Watson y Crick Las complementarias son A=T y C = G Bases Nitrogenadas Estructura del Acido Desoxirribonucléico (ADN)

6. Estructura del Acido Desoxirribonucléico (ADN) El nucleótido constituyente del ADN está formado por: El azúcar Pentosa (2-desoxirribosa) El grupo fosfato Las bases nitrogenadas: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T)

7. Síntesis del ADN formando el enlace fosfodiester Los ácidos nucléicos están formados por largas cadenas de nucleótidos , enlazados entre sí por el grupo fosfato

8. Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3') Estructura Primaria del ADN

9. ADN-B: Se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica y se corresponde con el modelo de la Doble Hélice. Es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick . Estructura Secundaria del ADN Es una estructura de doble hebra antiparalela (5’→3’ 3’←5’) helicoidal, donde ambas cadenas son complementarias (A=T y C = G) Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra del sentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizan mediante puentes de hidrógeno

10. Organización del material genético Eucarionte Procarionte

11. El ADN unido a proteínas básicas (Histonas) posee una estructura compactada. La unión con Histonas genera la estructura denominada Nucleosoma El nucleosoma está compuesto por el Core , seguido por un " Linker " Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que da una vuelta y 3/4 en torno al octámero . El Linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y una histona H1 El core está compuesto por un octámero de Histonas (H2A) 2 , (H2B) 2 , (H3) 2 y (H4) 2 Estructura Terciaria del ADN (eucariontes)

12. Estructura Terciaria del ADN en Eucariontes El conjunto de la estructura tiene un aspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían los nucleosomas , unidos por los linker Esta estructura se denomina Fibra de Cromatina de 100Å (10 nm )

13. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å El enrollamiento que sufre el conjunto de nucleosomas recibe el nombre de Solenoide Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los cromosomas. Estructura Cuaternaria del ADN en Eucariontes

14. Replicación del ADN Es el mecanismo de duplicación del ADN, para obtener dos "clones" de ADN de la primera generación Es un mecanismo semiconservativo , donde las dos cadenas complementarias del ADN original sirven de “templado “ para la síntesis de una nueva cadena que es complementaria a la cadena original. De esta forma, cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN ”templado” y una cadena “hija” Cada vez que la célula se divide se debe duplicar fielmente el DNA Este proceso requiere una maquinaria compleja, donde intervienen un gran número de enzimas y proteínas 

15. Origen (Ori) de replicación (bidireccional) La separación de la doble hélice forma una “burbuja” de replicación, cuyo tamaño aumenta a medida que avanza la separación de las dos cadenas del ADN Este fenómeno se produce hacia ambos extremos de la horquilla de replicación en forma simultánea Así cada “burbuja” tiene dos horquillas de replicación que a partir de un punto de origen común avanzan en direcciones opuestas.

16. El segmento de ADN que se sintetiza a partir de un origen de replicación (con sus dos horquillas), lo llamamos  replicón Las horquillas desaparecen cuando se van integrando a las burbujas contiguas De este modo la replicación del ADN termina cuando se ensamblan los sucesivos replicones. Esto permite que el ADN se sintetice en un tiempo bastante breve para el ciclo de vida de una célula. Origen (Ori) de replicación (bidireccional)

17. Etapas de la replicación del ADN INICIACIÓN ELONGACIÓN TERMINACIÓN

18. Replicación del ADN: Iniciación La duplicación del ADN se produce previo desenrollamiento de las dos cadenas de la doble hélice, formando una horquilla de replicación Helicasa : Separa las hebras de DNA parentales, rompiendo los enlaces de H que unen a los nucleótidos Proteínas que unen DNA de hebra simple ( SSB P): evitan el apareamiento entre las bases complementarias expuestas.

19. La acción de la “ Helicasa ” al inicio de la replicación es desenrrollar las cadenas de ADN complementarias, pero esto ejerce torsión en el resto de la doble hebra enrollándose sobre sí misma bloqueando la replicación Esto aumenta la tensión torsional en el sector no duplicado de la doble hélice. Replicación del ADN: Iniciación La  topoisomerasa disminuye la tensión torsional acumulada por el superenrollamiento en el sector no replicado de la doble hélice. La topoisomerasa II ( girasa ) corta las dos cadenas, las cuales luego de girar una vuelta alrededor del eje de la doble hélice, restablecen sus uniones. La Topoisomerasa tiene actividad  nucleasa   (cortando las cadenas de ADN) y ligasas  (restableciendo las uniones fosfodiéster ), por lo que requiere ATP

20. Replicación del ADN: Elong ación La síntesis del DNA se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del ADN La polimerasa sólo puede agregar nucleótidos en el extremo 3’-OH de una cadena preexistente -OH La ARN primasa  cataliza la formación de un fragmento corto específico de ARN llamado  primer (2-60 pb ) que determina el punto donde la  ADNpol  comienza a añadir nucleótidos en la presencia de un extremo 3'-OH libre La DNA polymerase III  comienza la replicación posteriormente

21. Fragmentos de Okazaki La solución al problema anterior es la síntesis, de manera discontinua y en sentido contrario a cómo se abre la horquilla , de pequeños fragmentos (1-3 kb ) que posteriormente son unidos por una ligasa Replicación del ADN: Elongación Discontínua

22. Replicación del ADN: Elongación Las  ADN polimerasas  son las enzimas que llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN agregando los desoxirribonucleótidos   trifosfato ( dATP ,  dTTP ,  dCTP  o  dGTP ) complementarios al ADN templado Las ADN polimerasas también realizan otras funciones durante el proceso de replicación, además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora por su actividad  3 ‘- exonucleasa , que les confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de éste. La DNApol III tiene actividad proof-reading (revisa los nucleótidos agregados) y actividad 3’-5’ exonucleasa que es capaz de retirar nucleótidos en el sentido 3’-5’ La DNA polimerasa comete 1 error cada 10 9 bases

23. La fidelidad de la replicación del DNA se basa en tres actividades distintas: selección precisa de los nucleótidos lectura y corrección inmediata reparación del apareamiento erróneo después de la replicación Correcto Incorrecto DNA polimerasa (actividad proof-reading / exonucleasa )

24. Al iniciarse la síntesis de la hebra líder ( contínua ) del ADN, en cada origen se forman dos p rimers  orientados divergentemente uno en cada cadena de la doble Replicación del ADN: Elongación Discontínua Las cadenas crecen simultáneamente a pesar de que son antiparalelas , es decir, que cada cadena tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3' de la otra cadena La hebra que se sintetiza de manera continua se llama hebra líder y la que se sintetiza de manera discontinua se llama hebra retardada

25. Replicación del ADN: Terminación Finalmente, para formar una hebra contínua de DNA se deben hidrolizar los primers de RNA. En procariontes la enzima responsable es la polimerasa I , en eucariontes la RNasaH y su lugar es reemplazado por un fragmento de ADN equivalente sintetizado por la ADN-polimerasa I ( β ) . Posteriormente los fragmentos de Okazaki son unidos por la ADN- ligasa

26. Transcripción del ARN Síntesis de ARN es un proceso unidireccional

27. Dogma central de la Biología Celular Replicación Replicación:  proceso de síntesis del DNA, este se duplica previo a la mitosis para forma r dos moléculas hijas idénticas Transcripción:  proceso que implica copiar una región específica del DNA en un hebra complementaria de ARNm en el núcleo celular Traducción:  proceso por el cual los ribosomas descifran los códigos de la secuencia y sintetizan las proteínas

28. Estructura de Acido nucléico El ácido ribonucléico (RNA) está formado por largas cadenas de ribonucleótidos , enlazados entre sí por el grupo fosfato El ARN, está formado por el azúcar (Pentosa) ribosa Además, por las bases nitrogenadas : Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo El ARN es una cadena sencilla +

29. Primaria: Se trata de la secuencia de ribonucleótidos (5' → 3') Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3') Estructura del ARN Secundaria: Existen tres tipos básicos de ARN, cada uno con una función específica durante el proceso de traducción ARN mensajero ( RNAm ): Es la secuencia de bases nitrogenadas que determina el orden de los aminoácidos en una proteína ARN de transferencia ( RNAt ): Es el transportador de los aminoácido determinados por la secuencia específica de bases nitrogenadas en el RNAm ARN ribosomal ( ARNr ): Se asocia con un complejo de proteínas y realiza la lectura del ARNm , permitiendo la síntesis de las proteínas

30. Transcripción Es la síntesis de RNA y corresponde al primer paso en el proceso de expresión génica Genera como resultado tres tipos de RNA: mRNA , rRNA y tRNA Catalizada por la ARN polimerasa, que utiliza ADN como molde La síntesis de ARN incluye la separación de las cadenas del ADN y la síntesis de una molécula de ARN en la dirección 5' a 3' por la ARN polimerasa, usando una de las cadenas del ADN como molde.

31. ETAPAS DE LA TRANSCRIPCION

32. La ARN polimerasa cataliza la reacción química de la síntesis del ARN en la cadena molde del ADN La transcripción comienza con el reconocimiento por parte de la enzima del  promotor, La doble hélice del ADN es abierta por la actividad  helicasa   de la propia enzima. Transcripción: Iniciación

33. La ARNpol reconoce una secuencia en la región promotora del DNA para comenzar la transcripción La secuencia de consenso mejor estudiada, comprende seis bases y su centro está ubicado a diez bases a la izquierda del punto de inicio (-10). La secuencia de consenso es TATAAT y se la denomina  “TATA box” Esta región presenta secuencias ricas en A y T ( caja TATA / TATA box) lo que facilita la separación de las dos cadenas de ADN Transcripción: Iniciación

34. El ARN crece en la dirección 5’->3’ sobre un molde “leído” en la dirección 3’->5’ Los ribonucleótidos se aparean con los desoxirribonucleótidos con las mismas reglas de complementaridad que el ADN, con la excepción de la T que es reemplazada U Al mismo tiempo que el transcripto de ARN crece, la burbuja de transcripción se desplaza junto con la polimerasa y la región de ADN ya transcrita vuelve a aparearse Transcripción: Elongación El extremo 5’ del transcrito se separa del molde El proceso concluye cuando la ARNpol reconoce la secuencia terminadora. El extremo 3’ del ARN se desaparea y se libera, mientras la burbuja de transcripción se cierra

35. Transcripción: Terminación En el DNA: Secuencia de ~40 bp rica en GC seguida por 6 o más A. La transcripción de esta región forma una estructura de horquilla debido al autoapareamiento Esta horquilla seguida por la secuencia de U actúa como señal para la separación de la ARNpol del ADN y terminación de la transcripción

36. Cadenas de largo tamaño con estructura primaria, con una vida media corta En eucariontes es sintetizado como pre- ARNm , y sufre modificaciones posteriores: 5’-Capping al agregar 7-Metilguanosina en el extremo 5‘ formando un enlace 5'→ 5' único, Poliadenilación al agregar una larga secuencia de adenina (150-200) en el extremo 3' (cola poli-A) Posteriormente se eliminan los  intrones  (segmentos no codificantes) en un proceso conocido como  splicing ( corte y empalme) CLASIFICACIÓN DE LOS ARN: ARN MENSAJERO ( ARN m )